Air Cooled Chiller vs Water Cooled Chiller ต่างกันอย่างไร? เปรียบเทียบเชิงวิศวกรรม พร้อมตัวอย่างการคำนวณค่าไฟและการเลือกใช้งาน
Air Cooled Chiller vs Water Cooled Chiller ต่างกันอย่างไร? เปรียบเทียบเชิงวิศวกรรม พร้อมตัวอย่างการคำนวณค่าไฟและการเลือกใช้งาน
บทนำ
ระบบชิลเลอร์ (Chiller System) เป็นหัวใจสำคัญของระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ ระบบทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม ห้องเย็น โรงแรม โรงพยาบาล ศูนย์ข้อมูล (Data Center) และกระบวนการผลิตที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
ปัจจุบันชิลเลอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่
- Air Cooled Chiller
- Water Cooled Chiller
แม้ว่าทั้งสองระบบจะมีหน้าที่ผลิตน้ำเย็น (Chilled Water) เหมือนกัน แต่มีความแตกต่างอย่างมากในด้านประสิทธิภาพพลังงาน ค่าใช้จ่ายเริ่มต้น ค่าใช้จ่ายระยะยาว และการบำรุงรักษา
บทความนี้จะอธิบายเชิงวิศวกรรม พร้อมตัวอย่างตัวเลขจริง เพื่อช่วยให้เจ้าของโรงงาน วิศวกร และผู้รับเหมาตัดสินใจได้อย่างถูกต้อง
Chiller คืออะไร
ชิลเลอร์คือเครื่องผลิตน้ำเย็นที่ใช้วงจรสารทำความเย็น (Refrigeration Cycle) ในการดึงความร้อนออกจากน้ำ
น้ำเย็นที่ได้จะถูกส่งไปยัง
- AHU
- FCU
- Process Cooling
- เครื่องจักรอุตสาหกรรม
- ห้องคลีนรูม
- ห้อง Server
อุณหภูมิน้ำเย็นมาตรฐานทั่วไป
- น้ำออก (Supply) 7°C
- น้ำกลับ (Return) 12°C
ΔT = 5°C
หลักการทำงานของ Chiller
ชิลเลอร์ทุกชนิดประกอบด้วย
1. Evaporator ดูดซับความร้อนจากน้ำเย็น
2. Compressor อัดสารทำความเย็นให้มีแรงดันสูง
3. Condenser ระบายความร้อนออกจากระบบ
4. Expansion Valve ลดแรงดันสารทำความเย็น
Air Cooled Chiller คืออะไร
Air Cooled Chiller ใช้พัดลมระบายความร้อนผ่านคอยล์คอนเดนเซอร์
ความร้อนถูกปล่อยออกสู่อากาศโดยตรง
จึงไม่จำเป็นต้องมี
- Cooling Tower
- Condenser Pump
- Water Treatment
Water Cooled Chiller คืออะไร
Water Cooled Chiller ใช้น้ำเป็นตัวกลางระบายความร้อน
ความร้อนจากคอนเดนเซอร์จะถูกส่งไปยัง Cooling Tower
Cooling Tower จะระบายความร้อนออกสู่บรรยากาศ
ระบบจะประกอบด้วย
- Chiller
- Cooling Tower
- Condenser Water Pump
- Chilled Water Pump
- Expansion Tank
เปรียบเทียบประสิทธิภาพ COP
COP (Coefficient of Performance)
COP = Cooling Capacity ÷ Power Consumption
ตัวอย่าง
Air Cooled Chiller
100 TR กำลังไฟประมาณ 105 kW
COP = 351.7 ÷ 105 = 3.35
Water Cooled Chiller
100 TR กำลังไฟประมาณ 70 kW
COP = 351.7 ÷ 70 = 5.02
Water Cooled ประหยัดไฟกว่า ประมาณ 30-40%
เปรียบเทียบค่าไฟฟ้าจริง
โหลดความเย็น 100 TR
ทำงาน 24 ชั่วโมง
30 วัน ค่าไฟ 4.20 บาท/หน่วย
Air Cooled Chiller
105 kW พลังงานต่อเดือน
105 × 24 × 30 = 75,600 kWh
ค่าไฟ 75,600 × 4.2 = 317,520 บาท/เดือน
Water Cooled Chiller
70 kW พลังงานต่อเดือน 70 × 24 × 30 = 50,400 kWh
ค่าไฟ 50,400 × 4.2 = 211,680 บาท/เดือน
ประหยัด 317,520 – 211,680 = 105,840 บาท/เดือน
หรือ 1,270,080 บาท/ปี
เปรียบเทียบต้นทุนติดตั้ง
ตัวอย่าง 100 TR
Air Cooled
- Chiller 1,200,000 บาท
- ปั๊มน้ำ 150,000 บาท
- งานท่อ 200,000 บาท
รวม 1,550,000 บาท
Water Cooled
- Chiller 1,000,000 บาท
- Cooling Tower 300,000 บาท
- Condenser Pump 120,000 บาท
- Chilled Water Pump 150,000 บาท
- งานท่อ 300,000 บาท
รวม 1,870,000 บาท
ต่างกัน 320,000 บาท
แต่สามารถคืนทุนจากค่าไฟได้ภายใน ประมาณ 3-4 เดือน ในกรณีใช้งานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง
เปรียบเทียบพื้นที่ติดตั้ง
Air Cooled 100 TR
พื้นที่ประมาณ 25-40 ตารางเมตร
Water Cooled
100 TR ต้องใช้พื้นที่
- Chiller
- Cooling Tower
- ปั๊มน้ำ
รวม 50-80 ตารางเมตร
เปรียบเทียบการบำรุงรักษา
Air Cooled
ตรวจสอบ
- คอยล์คอนเดนเซอร์
- มอเตอร์พัดลม
- คอมเพรสเซอร์
ปีละ 2-4 ครั้ง
Water Cooled
ตรวจสอบ
- Cooling Tower
- Water Treatment
- Condenser Tube
- Scaling
- Water Pump
ทุกเดือน
การเลือกขนาด Chiller
สูตรคำนวณ
TR = (Q × Cp × ΔT)÷ 3024
ตัวอย่าง
น้ำ 150 L/min 30°C → 5°C
TR ประมาณ 75 TR
ดังนั้นโรงงานที่ต้องการลดอุณหภูมิน้ำจาก 30°C เหลือ 5°C ที่อัตราการไหล 150 L/min ควรเลือกชิลเลอร์ประมาณ 75-80 TR
ควรเลือก Air Cooled Chiller เมื่อใด
- โหลดไม่เกิน 200 TR
- ต้องการติดตั้งง่าย
- ไม่มีพื้นที่ติดตั้ง Cooling Tower
- ต้องการลดต้นทุนเริ่มต้น
- ระบบทำงานไม่ต่อเนื่อง
ควรเลือก Water Cooled Chiller เมื่อใด
- โหลดมากกว่า 200 TR
- โรงงานทำงาน 24 ชั่วโมง
- ต้องการประหยัดค่าไฟ
- มีพื้นที่ติดตั้ง Cooling Tower
- ต้องการ COP สูง
ตารางเปรียบเทียบ Air Cooled Chiller และ Water Cooled Chiller
| รายการ | Air Cooled Chiller | Water Cooled Chiller |
|---|---|---|
| วิธีระบายความร้อน | ใช้อากาศผ่านคอยล์คอนเดนเซอร์ | ใช้น้ำผ่านคอนเดนเซอร์และ Cooling Tower |
| ค่า COP โดยทั่วไป | 2.8 – 4.0 | 4.5 – 7.0 |
| ประสิทธิภาพพลังงาน | ปานกลาง | สูง |
| ค่าไฟฟ้าระยะยาว | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
| ค่าใช้จ่ายเริ่มต้น | ต่ำกว่า | สูงกว่า |
| ค่าบำรุงรักษา | ต่ำ | ปานกลางถึงสูง |
| Cooling Tower | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้ |
| Condenser Pump | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้ |
| ระบบบำบัดน้ำ | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้ |
| พื้นที่ติดตั้ง | น้อย | มาก |
| อายุการใช้งาน | 10-15 ปี | 15-25 ปี |
| เหมาะกับโหลดความเย็น | 5-200 TR | 100-2,000+ TR |
| การทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง | ดี | ดีมาก |
| ความเสี่ยงจากตะกรัน | ไม่มี | มี |
| ความเสี่ยงจากการกัดกร่อน | ต่ำ | ปานกลาง |
| การติดตั้ง | ง่าย | ซับซ้อนกว่า |
| ระยะเวลาติดตั้ง | 1-3 สัปดาห์ | 2-6 สัปดาห์ |
| เหมาะกับอาคารสำนักงาน | ดี | ดี |
| เหมาะกับโรงงานอุตสาหกรรม | ดี | ดีมาก |
| เหมาะกับ Data Center | ดี | ดีมาก |
| เหมาะกับโรงแรมขนาดใหญ่ | ปานกลาง | ดีมาก |
| เหมาะกับโรงพยาบาล | ดี | ดีมาก |
ตัวอย่างเปรียบเทียบค่าไฟจริง
กรณีโหลดความเย็น 100 TR
| รายการ | Air Cooled | Water Cooled |
|---|---|---|
| กำลังไฟฟ้า | 105 kW | 70 kW |
| ชั่วโมงทำงาน | 24 ชม./วัน | 24 ชม./วัน |
| พลังงานต่อเดือน | 75,600 kWh | 50,400 kWh |
| ค่าไฟ (4.2 บาท/kWh) | 317,520 บาท/เดือน | 211,680 บาท/เดือน |
| ส่วนต่างค่าไฟ | – | ประหยัด 105,840 บาท/เดือน |
เปรียบเทียบต้นทุนรวม 5 ปี
ตัวอย่างระบบ 100 TR
| รายการ | Air Cooled | Water Cooled |
|---|---|---|
| ค่าติดตั้งเริ่มต้น | 1.55 ล้านบาท | 1.87 ล้านบาท |
| ค่าไฟต่อปี | 3.81 ล้านบาท | 2.54 ล้านบาท |
| ค่าไฟ 5 ปี | 19.05 ล้านบาท | 12.70 ล้านบาท |
| ค่าใช้จ่ายรวม 5 ปี | 20.60 ล้านบาท | 14.57 ล้านบาท |
| ประหยัดได้ | – | 6.03 ล้านบาท |
จากตัวอย่างจะเห็นว่า แม้ Water Cooled Chiller จะมีค่าติดตั้งสูงกว่า แต่สามารถประหยัดค่าไฟได้มากกว่า 6 ล้านบาทภายใน 5 ปี สำหรับระบบขนาด 100 TR ที่ทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง
ตารางเปรียบเทียบสารทำความเย็นที่นิยมใช้ในชิลเลอร์
| รายการ | R134a | R407C | R410A | R513A |
|---|---|---|---|---|
| ประเภทสาร | HFC | HFC Blend | HFC Blend | HFO/HFC Blend |
| ODP | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 1,430 | 1,774 | 2,088 | 631 |
| ประสิทธิภาพพลังงาน | สูง | ปานกลาง | สูง | สูง |
| แรงดันระบบ | ต่ำ | ปานกลาง | สูง | ต่ำ |
| ใช้กับ Chiller ขนาดใหญ่ | ดีมาก | ปานกลาง | น้อย | ดีมาก |
| ใช้กับ Air Cooled | ดี | ดี | ดีมาก | ดี |
| ใช้กับ Water Cooled | ดีมาก | ดี | ปานกลาง | ดีมาก |
| ผลกระทบสิ่งแวดล้อม | ปานกลาง | ปานกลาง | สูง | ต่ำ |
| แนวโน้มในอนาคต | ยังใช้แพร่หลาย | ลดลง | ลดลง | เพิ่มขึ้น |
| ราคา | ปานกลาง | ต่ำ | ต่ำ | สูง |
| ความนิยมในไทย | สูง | สูง | สูง | เริ่มเพิ่มขึ้น |
สรุปสารทำความเย็น
- R134a นิยมใน Water Cooled Chiller ขนาดกลางและใหญ่
- R407C นิยมใน Air Cooled Chiller ขนาดเล็กถึงกลาง
- R410A ใช้กับเครื่องปรับอากาศและ Air Cooled Chiller หลายรุ่น
- R513A เป็นสารทดแทน R134a ที่มีค่า GWP ต่ำกว่า เหมาะกับแนวทางลด Carbon Footprint
ตารางเลือกขนาดชิลเลอร์ตามขนาดโรงงาน
| ขนาดโรงงาน | พื้นที่โดยประมาณ | โหลดความเย็น | ขนาด Chiller ที่แนะนำ |
|---|---|---|---|
| โรงงานขนาดเล็ก | 500-1,000 ตร.ม. | 30-50 TR | 50 TR |
| โรงงานขนาดเล็ก-กลาง | 1,000-2,000 ตร.ม. | 60-100 TR | 100 TR |
| โรงงานขนาดกลาง | 2,000-5,000 ตร.ม. | 120-200 TR | 200 TR |
| โรงงานขนาดใหญ่ | 5,000-15,000 ตร.ม. | 250-500 TR | 500 TR |
| โรงงานขนาดใหญ่มาก | 15,000 ตร.ม. ขึ้นไป | 600-1,000+ TR | 1,000 TR |
ตัวอย่างอุตสาหกรรมและขนาดชิลเลอร์ที่เหมาะสม
| ประเภทอุตสาหกรรม | ขนาดชิลเลอร์ที่พบได้บ่อย |
|---|---|
| พลาสติก Injection | 20-200 TR |
| อาหารและเครื่องดื่ม | 50-500 TR |
| ห้องเย็น | 30-500 TR |
| โรงน้ำแข็ง | 100-1,000 TR |
| โรงงานยา | 50-500 TR |
| Data Center | 100-2,000 TR |
| โรงแรม | 50-500 TR |
| โรงพยาบาล | 100-800 TR |
| อุตสาหกรรมเคมี | 100-1,500 TR |
| อุตสาหกรรมยางรถยนต์ | 300-2,000 TR |
ตารางอัตราการไหลของน้ำเย็น (Chilled Water Flow Rate)
กรณีออกแบบมาตรฐาน 12/7°C (ΔT = 5°C)
| ขนาดชิลเลอร์ | อัตราการไหลน้ำเย็น |
|---|---|
| 50 TR | 150 L/min |
| 100 TR | 300 L/min |
| 200 TR | 600 L/min |
| 500 TR | 1,500 L/min |
| 1,000 TR | 3,000 L/min |
ตารางกำลังไฟฟ้าโดยประมาณ
| ขนาดชิลเลอร์ | Air Cooled | Water Cooled |
|---|---|---|
| 50 TR | 52 kW | 35 kW |
| 100 TR | 105 kW | 70 kW |
| 200 TR | 210 kW | 140 kW |
| 500 TR | 525 kW | 350 kW |
| 1,000 TR | 1,050 kW | 700 kW |
จากข้อมูลจะเห็นว่า Water Cooled Chiller สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 25-40% เมื่อเทียบกับ Air Cooled Chiller ในขนาดเดียวกัน โดยเฉพาะระบบที่ทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมงต่อวัน
สรุป
หากมองเฉพาะค่าลงทุนเริ่มต้น Air Cooled Chiller จะมีความได้เปรียบเนื่องจากติดตั้งง่ายและใช้พื้นที่น้อย
แต่หากมองในระยะยาว Water Cooled Chiller จะมีประสิทธิภาพสูงกว่า ประหยัดพลังงานมากกว่า และเหมาะกับโรงงานอุตสาหกรรมที่ทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง
โดยทั่วไป
- ต่ำกว่า 150-200 TR → Air Cooled คุ้มกว่า
- มากกว่า 200 TR → Water Cooled คุ้มกว่า
KATO ให้บริการออกแบบ จำหน่าย และติดตั้งระบบ Air Cooled Chiller, Water Cooled Chiller, Cooling Tower, AHU, FCU และระบบน้ำเย็นอุตสาหกรรมครบวงจร
ดูสินค้า ชิลเลอร์ขนาดเล็กทั้งหมด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์ขนาดเล็ก/
ดูสินค้า ชิลเลอร์ทุกขนาด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์/
เว็บไซต์: www.kato.in.th
